Immagini al microscopio elettronico dei rivestimenti che mostrano le nanoparticelle d'argento incorporate nella matrice come macchie scure.
(PhysOrg.com) -- I ricercatori svizzeri hanno dimostrato come possono regolare le condizioni di processo per influenzare le proprietà di nuovi rivestimenti polimerici al plasma contenenti nanoparticelle d'argento. I film su misura possono essere generati attraverso un processo al plasma in un'unica fase. Gli scienziati hanno sviluppato questi nuovi rivestimenti, che uccidono i batteri senza avere effetti negativi sui tessuti umani, nell'ambito di un progetto UE.
Gli ioni d'argento sono molto efficienti nell'uccidere i batteri, e contrariamente ai farmaci antibiotici sono efficaci contro centinaia di diversi ceppi batterici grazie a diversi meccanismi di attacco. Questo rende l'argento ideale come additivo antibatterico per, per esempio., impianti e medicazioni per ferite. L'idea che "un po' è buono, più è meglio" non può essere adottato per l'argento in ogni caso, poiché concentrazioni di ioni più elevate potrebbero anche danneggiare cellule e tessuti umani. Perciò, i rivestimenti superficiali devono essere realizzati con una gamma di argento terapeuticamente utile.
Una possibile soluzione è offerta dai nuovi polimeri nanostrutturati con nanoparticelle d'argento integrate che un team di scienziati dell'Empa guidato da Enrico Körner e Dirk Hegemann sta sviluppando nell'ambito di un progetto dell'UE chiamato EMBEK1 ("polimero-based, multifunzionale, materiali battericidi". Nell'ambito di questo lavoro di ricerca si indaga su come le variabili condizioni del plasma durante la deposizione influenzino la struttura del film e il relativo rilascio di ioni d'argento che determina l'efficacia antibatterica. I ricercatori hanno determinato le basi per "progettare" rivestimenti su misura con proprietà desiderabili. I risultati di questo lavoro sono stati recentemente pubblicati sulla rivista scientifica "Plasma Processes and Polymers".
Un reattore al plasma ad alta frequenza in cui i rivestimenti nanocompositi vengono depositati su un materiale di substrato.
Le nanoparticelle d'argento sono saldamente incorporate nello strato di plasma
Il team Empa ha utilizzato un cosiddetto reattore al plasma RF, in cui i rivestimenti idrocarburici possono essere depositati su diversi substrati. Come materie prime un gas idrocarburico come l'etilene (C 2 h 4 ) viene miscelato con un gas reattivo come l'anidride carbonica (CO 2 ) al fine di ottenere una matrice polimerica plasmatica reticolata contenente gruppi funzionali necessari per la crescita cellulare. L'energia elettrica necessaria per guidare questo processo è fornita da elettrodi. Per incorporare saldamente le particelle d'argento nello strato di plasma, uno degli elettrodi è realizzato in argento puro dove deve essere applicata un'alta tensione per condizioni di sputtering. Tuttavia, la deposizione del film avviene in prossimità della temperatura ambiente consentendo il trattamento di materiali termosensibili.
Gli scienziati dell'Empa hanno variato diversi parametri di processo come il rapporto tra i due gas e la potenza assorbita. Hanno scoperto che alzando il rapporto di CO 2 a C 2 h 4 porta ad un aumento della quantità di argento incorporata nel rivestimento nonché a minori, particelle più omogeneamente distribuite. di dimensioni nanometriche, le particelle d'argento ben distribuite hanno un'area superficiale significativamente più alta di, Per esempio, uno strato di argento puro. Aumentando la potenza in ingresso si ottiene anche una maggiore incorporazione di argento e allo stesso tempo aumenta la dimensione delle particelle d'argento incorporate. Finalmente, i ricercatori hanno studiato le quantità di ioni d'argento rilasciati da vari rivestimenti in diversi periodi di tempo. I dati ottenuti sono stati valutati nel contesto dei risultati del test antibatterico e cellulare. È stato quindi possibile determinare un intervallo per i rivestimenti nanocompositi d'argento all'interno che hanno mostrato proprietà antibatteriche e sono stati ancora trovati citocompatibili (cioè amichevoli per le cellule).
Questi risultati possono essere utilizzati per trasferire il processo di deposizione dalla scala di laboratorio all'impianto pilota interno dell'Empa, il primo passo verso la produzione industriale dei rivestimenti antibatterici su misura. Inoltre, il team di ricerca sta tentando di creare rivestimenti con gradienti nella concentrazione di argento che consentano il rilascio controllato di ioni d'argento in un determinato periodo di tempo. Uno strato di rivestimento polimerico aiuterebbe quindi le cellule umane a crescere in modo ottimale sul rivestimento antibatterico.
